È la sostanza più abbondante del pianeta Terra, il primo elemento della tavola periodica nonché l’atomo più elementare di tutti, formato da un protone, che costituisce il nucleo, e un elettrone. Ha un’elevata densità energetica, può essere immagazzinato, trasportato in forma gassosa o liquida e la sua combustione non produce inquinamento. L’idrogeno ha tutte le carte in regola per diventare l’energia del futuro e, soprattutto, essere la soluzione ideale per quei settori economico-industriali che producono elevate emissioni di gas serra e faticano a decarbonizzarsi. C’è addirittura chi ha già iniziato a interessarsi alla sua produzione di massa mediante le energie rinnovabili: è il caso della Cina, pronta a tuffarsi nel business dell’idrogeno e in procinto di costruire il più grande impianto al mondo alimentato dal sole.
Idrogeno, il problema dei processi di produzione
Facciamo però prima un passo indietro. Se è vero che l’idrogeno ha i giusti requisiti per essere impiegato come vettore energetico green, è altrettanto vero che questo elemento non si trova mai allo stato puro, ma soltanto sotto forma di molecole e quindi combinato ad altri elementi chimici. In natura, ad esempio, è presente nella materia organica, nel gas oppure nell’acqua. Significa che per poterlo utilizzare deve essere lavorato attingendo a processi di produzione ad hoc. Uno dei più comuni è il cosiddetto power to gas combinato con l’elettrolisi che, attraverso la tensione elettrica, scinde l’acqua nei suoi componenti: ossigeno da una parte, idrogeno dall’altra. È qui che sorge però un problema non da poco: un simile procedimento richiede un ingente quantitativo di energia. Come ovviare l’ostacolo? Puntando sull’energia rinnovabile, impiegabile senza alcun rischio di generare emissioni nocive all’ambiente.
Idrogeno verde, grigio, blu e viola
Si distinguono diversi tipi di idrogeno, ognuno delle quali contraddistinto da un colore e da caratteristiche specifiche. L’idrogeno verde, totalmente decarbonizzato, viene prodotto dall’elettricità verde, quindi rinnovabile; il grigio è ricavato dalla massificazione del carbone o dal gas naturale mediante un processo molto inquinante; il blu segue un percorso simile a quello dell’idrogeno grigio, ma va incontro a una decarbonizzazione del 90%; abbiamo infine il viola, come il verde completamente decarbonizzato ed estratto dall’acqua, con la sola differenza che l’energia è fornita da una centrale nucleare.
I molteplici utilizzi dell’idrogeno verde
Tra i vari tipi di idrogeno enunciati, quello che ci interessa particolarmente è l’idrogeno verde. I suoi campi di utilizzo sono molteplici, visto che può essere impiegato come vettore energetico nonché risorsa chiave nella produzione di energia e calore e in altri settori, quali la costruzione degli edifici, i trasporti e l’industria. Per quanto riguarda l’industria, potrebbe essere conveniente sostituire l’idrogeno grigio – già in parte adottato – con il verde. Ma l’idrogeno verde può anche essere convertito in elettricità, così da poter produrre calore nelle strutture o alimentare vari veicoli, tra cui auto, treni, navi, aerei e mezzi pesanti. Facendo una sintesi tra i pro e i contro, l’idrogeno può essere il vettore energetico a zero emissioni del futuro ma la sua produzione richiede, al momento, costi piuttosto alti che non tutte le aziende sono in grado di coprire.
La corsa dell’Occidente alla produzione di idrogeno
Il mondo intero è alla ricerca di metodi alternativi per sfornare energia pulita. In Occidente registriamo diverse aziende attive nello sviluppo di sistemi di celle a idrogeno a basse emissioni, come le americane Plug Power, FuelCell Energy e Bloom Energy e la canadese Ballard Power System. In Europa bisogna menzionare le Hydrogen Valleys, progetti architettati per creare vere e proprie filiere dell’idrogeno capaci di unire produzione, infrastruttura e utilizzo nella medesima regione. Al momento se ne contano una ventina sparsi tra Spagna, Portogallo, Germania, Francia e altri Paesi. L’obiettivo è evidente: consolidare queste roccaforti per poi usarle da apripista per guidare la futura economia dell’idrogeno europea. I fondi del Next Generation Eu, accanto agli investimenti dei governi, potrebbero accelerare lo sviluppo delle suddetti valli, anche se la sensazione è che sarà necessario ancora del tempo prima di assaggiare gli eventuali frutti. Certo è che l’Unione europea ambisce a diventare il primo continente al mondo a emissioni zero entro il 2050 e un’accelerazione verso la decarbonizzazione è quanto mai fondamentale.
La Cina in prima fila
A far passi da gigante verso la carbon neutral puntando sull’idrogeno è senza ombra di dubbio la Cina. Da questo punto di vista, è molto interessante dare un’occhiata ai progetti di Sinopec, il principale gruppo petrolifero e petrolchimico statale cinese. Sono da poco iniziati i lavori per la costruzione del più grande impianto di idrogeno verde del mondo interamente alimentato ad energia solare. Sorgerà a Kuqa, nella provincia occidentale dello Xinjiang, avrà un costo di 470 milioni di dollari e dovrebbe accendere i motori nel giugno 2023, producendo 20mila tonnellate all’anno di idrogeno verde. La Cina, che punta a raggiungere la neutralità dal carbonio entro il 2060, sta lavorando per trovare fonti alternative di energia pulita, e l’idrogeno è in cima alla lista (il Paese ne produce la più grande quantità al mondo che usa per lo più come materia prima industriale). Il futuro impianto dovrà rifornire la raffineria di petrolio di Sinopec a Tahe, sempre nello Xinjiang, sostituendo l’attuale produzione di idrogeno a base di gas naturale, con un risparmio previsto stimato in 485mila tonnellate di emissioni di anidride carbonica all’anno.
La sfida: usare (prima di tutti) l’idrogeno nell’edilizia e nei trasporti
Ma i sogni di gloria del colosso petrolifero di Stato sono ben più grandi, visto che intende costruire mille stazioni di rifornimento di idrogeno da qui al 2025 e altri progetti di produzione di idrogeno verde, due dei quali nella provincia della Mongolia Interna, oltre a un impianto eolico offshore nella provincia del Fujian. Da questo punto di vista, la Cina intende puntare sull’idrogeno verde non solo per rispettare gli accordi sul clima, ma anche per rendere competitivo questo elemento con i tradizionali gas, petrolio e carbone. Il sogno? Imparare prima di tutti a usare l’idrogeno in settori chiave come l’edilizia, i trasporti e la produzione di acciaio e altri beni.